POIKILOTERMI: EVOLUCIJA, REGULACIJA, KORISTI - BIOLOGIJA - 2025

Poikilothermo (poikilos, večkratni ali raznolik) se nanaša na tiste živali, ki ne morejo uravnavati svoje notranje temperature, zato njihova telesna temperatura niha s sobno temperaturo.

Zgodovinsko gledano so zoologi za širšo skupino živali uporabljali druge bolj razširjene izraze, kot je "hladnokrvni". Vendar gre za izraz, ki je v strogem smislu neučinkovit za ločevanje dveh skupin živali.

Vir: Bjørn Christian Tørrissen

Drugi izraz, ki se pogosto uporablja izključno za vir telesne toplote, je "ektoterm", kot tiste skupine živali, ki so skoraj v celoti odvisne od okoljskih toplotnih virov. Tako kombinacija teh izrazov zagotavlja dragocene podatke o načinu, kako živali uravnavajo svojo telesno temperaturo.

Regulacija temperature v poikilotermnih organizmih

Živali so ves čas svoje evolucije uporabljale strategije za ohranjanje notranjega okolja v optimalnih pogojih in vzdrževanje normalnega celičnega delovanja, poleg optimizacije porabe ali varčevanja s presnovno energijo.

Poikilotermične živali proizvajajo sorazmerno manj metabolične toplote kot endotermične živali. Zato je za določitev telesne temperature velikega pomena izmenjava kalorične energije z okoljem.

V tem smislu poikilotermična žival absorbira toploto iz okolja, če mora zvišati telesno temperaturo, obnašajo se kot toplotni konformisti, saj so odvisni od temperature v okolju. V energetskem smislu predstavljajo slabo izolirane živali.

Najprej imajo nizko stopnjo metabolične proizvodnje toplote, ki se hitro razprši v okoliško okolje in ne prispeva bistveno k zvišanju telesne temperature. Po drugi strani imajo visoko toplotno prevodnost, kar omogoča ektotermam, da zlahka absorbirajo toploto.

V večini primerov imajo ektotermični organizmi vedenjsko regulacijo telesne temperature. Kače in kuščarji se na primer lovijo, dokler ne dosežejo ustrezne temperature za učinkovito delovanje mišic, blažijo vplive okolja z vedenjem.

Presnova pri poikilotermičnih živalih

Znano je, da so biokemične reakcije občutljive na temperaturo, saj ima aktivnost številnih encimov optimalno temperaturo. Vsaka sprememba temperature spremeni učinkovitost encimskih strojev, kar živalim ovira.

Če temperatura pade na kritično raven, je hitrost presnovnih procesov ogrožena, s čimer se zmanjša proizvodnja energije in količina, ki jo živali lahko uporabijo za svoje dejavnosti in razmnoževanje.

Če pa se temperatura preveč dvigne, je presnovna aktivnost nestabilna in celo uničena. To je omogočilo določitev optimalnih razponov za razvoj življenja med 0 ° C in 40 ° C.

Telesna temperatura pri poikilotermičnih organizmih ni konstantna kot v primeru homeotermičnih (endotermičnih) organizmov.

V tem primeru se toplota, ki nastane kot produkt metabolične aktivnosti, izgubi tako hitro, kot je ustvarjena. Notranja temperatura ni odvisna od mehanizma zgorevanja hrane kot pri homeotermih.

Na splošno so poikilotermične živali povezane s presnovo bradimetaboličnega tipa. Vendar pa je pogoj, da se srečujejo samo strogi ektotermični organizmi, saj je bradimetabolizem metabolizem v stanju počitka.

Poikilotermija v naravi

Poikilotermija je najpogostejša vrsta termoregulacije v živalskem kraljestvu. V tej skupini so skupine spodnjih vretenčarjev, kot so ribe, dvoživke in plazilci ter velika večina kopenskih in vodnih nevretenčarjev (z izjemnimi primeri).

V vodnih poikilotermah je telesna temperatura zaradi svojih kaloričnih lastnosti v osnovi enaka vodi. Po drugi strani bi lahko kopenski organizmi zaradi učinka sevanja imeli temperaturo višjo od temperature zraka.

Ektotermične živali s svojim vedenjem izkoriščajo kraje z ugodnejšimi temperaturami, vendar, kot je bilo že omenjeno, vir energije, ki jo porabimo za zvišanje telesne temperature, prihaja iz okolja in ne iz notranjosti telesa.

V tropskih območjih ektotermi, kot so plazilci, učinkovito tekmujejo s sesalci, ki jih v številnih primerih prešteva v številu vrst in posameznikov. To je zato, ker konstantna temperatura tropov omogoča aktivnost čez dan, poleg tega pa namenja energijo, prihranjeno pri dejavnostih reprodukcije in preživetja.

Ta prednost se ponavadi zmanjšuje v zmernih okoljih, kjer so zaradi neugodnih razmer za ektotermijo naklonjeni endotermični organizmi.

Koristi in stroški poikilotermije

Ker je telesna temperatura mnogih ektoterm zelo odvisna od okolja, imajo lahko ektotermne vrste, ki živijo v krajih s temperaturo pod zmrzovanjem.

Vendar so razvili odzive kot snovi, ki preprečujejo nastanek ledenih kristalov v zunajcelični tekočini in tako ščitijo citoplazemsko tekočino, prehlajenje in antifrizne snovi v telesnih tekočinah.

V vročih okoljih so ovirane tkivne funkcije večine ektoterm. Zaradi nižje afinitete hemoglobina na kisik v okviru višjih telesnih temperatur preprečuje živalim opravljanje zahtevnih dejavnosti zaradi nizke stopnje aerobne presnove.

Slednje prinaša s seboj razvoj pomanjkanja kisika med anaerobnim dihanjem in omejitve doseganja velikih velikosti.

Ektotermija je počasna življenjska oblika z majhnimi energijskimi pretoki, torej s skromnimi potrebami po energiji. Slednje jim omogoča, da s homeotermičnimi vretenčarji zasedejo neuporabljene zemeljske niše, vlagajo manj energije za proizvodnjo toplote in več za rast in razmnoževanje.

Evolucija ektotermije pri dinozavrovih

Od vzgoje prvih fosilov je potekala razprava o tem, ali so bili dinozavri homeotermični ali poikilotermični. Kot že vemo, ektotermija vključuje majhne presnovne naložbe za pridobivanje toplote, namesto tega pa se za uravnavanje telesne temperature uporablja energija, ki je na voljo iz okolja.

To očitno s seboj prinaša vrsto težav, kot so pomanjkanje sevanja ali sončne energije ponoči ali dejstvo, da je habitat topel in hladen. Tradicionalno so bili dinozavri glede na razmerja med dinozavri in sedanjimi plazilci razvrščeni kot ektotermi.

Vendar pa zaradi življenjskega sloga, ki so ga sklepali o dinozavrovih, več argumentov podpira, da gre za endotermične živali.

Prvi je ta, da so imeli površinsko izolacijo (perje v Archeopteryxu), ki bi predstavljala oviro za absorpcijo energije iz sevanja in za endotermo, ob predpostavki, da ohranjajo presnovno toploto.

Veliko fosilnih najdb se je zgodilo v zmernih conah, zato velja, da je preživetje podnebja s presnovno toploto endometrično. Drugi dokazi kažejo, da je razmerje med plenilom in plenom značilno za endotermične in neektotermične živali.

Reference

1. Campbell, NA, & ​​Reece, JB (2007). Biologija. Panamerican Medical Ed.
2. de Quiroga, GB (1993). Fiziologija živali in evolucija (letnik 160). Izdaje AKAL.
3. Fanjul, ML in Hiriart, M. (ur.). (1998). Funkcionalna biologija živali. XXI stoletje.
4. Fastovsky, DE, & Weishampel, DB (2005). Evolucija in izumrtje dinozavrov. Cambridge University Press.
5. Hill, RW (2002). Primerjalna fiziologija živali: okoljski pristop. Sem obrnil.
6. Hill, RW, Wyse, GA, & Anderson, M. (2012). Fiziologija živali. Tretja izdaja Sinauer Associates, Inc. Založniki.
7. McNab, BK (2002). Fiziološka ekologija vretenčarjev: pogled iz energije. Cornell University Press.
8. Willmer, P., Stone, G., in Johnston, I. (2009). Okoljska fiziologija živali. John Wiley & Sons.